Dudas de planos analógicos y de potencia

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Al trabajar en una nueva placa, debo cumplir algunos requisitos para garantizar el rendimiento de todo el sistema una vez que se fabrica. PCB es de 4 capas y tiene componentes analógicos y digitales. Pero el problema principal se debe a la conexión a tierra debido a la necesidad de tener que usar convertidores de CC, un paso hacia abajo (Buck, cuadrado rojo) y un paso hacia arriba (boost, cuadrado rosado). PCB se dividen como:

  • L1: seguimientos de potencia & algunas huellas de señales.
  • L2: GND.
  • L3: Rastros de Pignal.
  • L4: GND, y una traza de potencia que rodea al PCB (para evitar dividir el plano GND tanto como sea posible).

Bueno,lasdudasvienenenlacolocacióndeplanosdetierra.Debenserplanosseparados(analógicosydepotencia),peroalmismotiempodebenunirseenunpuntocercanoalosIC(convertidoresdeCC).

Entonces,¿cuálseríalamejoropciónparareducirelruido?

Hepensadodedosmanerasdiferentes.

  1. LosplanosdetierradepotenciaenL1,rodeadosporelplanodetierraanalógico.Almismotiempo,seconectanentreellosatravésdelamatrizviaddelthermpad,enL2,L3&L4capas.
  2. AvionesdetierradepotenciaenL1&L2,rodeadadeaviónanalógicogorund.YconectadoaL3&L4planosdetierraatravésdelamatrizdelpaneltérmico.
  3. Lasmejorespropuestasdesolucionessonbienvenidas.

Además,eldiseñoincluyeuncargadordeLi-Ionmásunindicadordecombustibleque,porelmomento,estánconectadosalplanodetierraanalógico.

  • Aprovechandoestehilo,¿seríamejoragregarescudosEMIparaquelosconvertidoresdeCCreduzcanlaradiación?

EDIT:

Entonces,atendiendoatussugerencias,lasmejoresopcionessonlassiguientes:

Laplaca

tieneunplanodetierracompleto,conectadoalosplanosdetierradeotrascapasconunmontóndevías,separadasunadistanciamenora2.54mm(<lambda/20).Elruidodebereducirsecomomínimo.

Hayseñalesdigitales(polígonoamarillo)enlaparteanalógica.¿Afectaríanaañadirruidoalaparteanalógica?[Losentimos,losrastrossondecolornaranjaynosemuestrancorrectamenteenlaimagen]

Laconfiguracióndelascapasplanaspuedenoserlamejoropciónaquíporquenecesitosepararplanosdetierraanalógicosydigitalesenamboscircuitosintegrados,porloquedebidoalaubicaciónrealdeloscomponentescasidividiréelplanodetierraendos.

Echeunvistazoalaslíneasmoradas,habráunaranurapara"conectar" ambos planos de tierra, lo que podría aumentar los bucles de corriente a través de él. No parece una solución inteligente en este caso.

¿Qué consideras que es la mejor opción ?

    
pregunta Yolco

1 respuesta

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A menos que haya una razón convincente de lo contrario, uso el mismo terreno en todas partes .

No ha indicado exactamente qué circuitos digitales se utilizan, pero si es moderno, es muy probable que sea rápido. La forma de asegurarse de que las partes analógicas y digitales no interfieran entre sí es modelando las capas planas . Esta conformación se aplica tanto a los rieles eléctricos como a tierra.

Si tiene circuitos analógicos sensibles, haga el plano de tal manera que no haya una ruta de retorno actual desde ese punto excepto volviendo a la sección digital .

Hay un excelente artículo sobre la planificación de los aviones.

El objetivo del ejercicio es hacer que las corrientes de retorno fluyan a donde quieres que vayan, no a donde irían si no estuvieran controladas . Recuerde que la corriente fluye en un bucle [nota]; controla dónde va ese bucle.

Si tiene una parte de señal mixta (como un ADC), el uso de planos separados unidos en algún lugar relativamente remoto está generando problemas. Puede encontrar otro excelente artículo sobre este tema.

En los convertidores de modo de conmutación, siga las instrucciones de la hoja de datos (o, mejor aún, el diseño de un kit de evaluación, si está disponible). Algunos fabricantes son mejores que otros para esto. A modo de ejemplo, consulte la página 19 de esta hoja de datos para obtener orientación, o los archivos de diseño para circuito demostrador .

[nota] No estoy tratando de insultar a nadie aquí; parece que esto se olvida, pero es el factor crítico en el diseño exitoso del avión.

[Editar] Notas agregadas en planos separados.

Hay algunos casos en los que son apropiados planos separados con un punto de estrella. Uno de mis diseños tenía tres LED de alto brillo, cada uno con su propia fuente de energía. El ruido en cada uno de estos fue lo suficientemente alto como para usar una conexión a tierra separada para cada uno y atarlos juntos en la entrada de alimentación a la placa principal.

El ruido era insuficiente para alterar la lógica de control, pero habría inducido interferencias muy ruidosas a través de los LED sin muchos problemas y esfuerzos en la disposición con un solo plano; en este caso. motivos separados tenían sentido.

[Editar] Se agregaron algunas pautas sobre la configuración de planos.

Haz que el terreno siga este camino lógico:

Convertidor de energía < < < < Digital < < < < Analógico

Para la alimentación, si está alimentando tanto digital como analógicamente desde un solo riel de alimentación, normalmente haría esto:

Convertidor de energía > > > digital > > perlas de ferrita y desacoplamiento > > > análogo

Así es como logré la configuración del plano en una grabadora de video:

La corriente de retorno puede solo regresar en la dirección de la flecha, y el retorno digital no tiene ruta de regreso a la fuente de energía a través del área analógica, por lo que no fluyen corrientes digitales en el área analógica .

Observe cómo he cortado los huecos juiciosos en el plano de tierra para forzar que la corriente fluya hacia donde quiero que fluya.

    
respondido por el Peter Smith

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